CN111691294A - 一种大吨位无塔缆索锚固横移装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大吨位无塔缆索锚固横移装置，包括有混凝土基础，混凝土基础上设有支承座，支承座后端设有预制反扣座，支承座与预制反扣座之间形成卡槽，支承座上扣合支承有缆索锚固滑座，缆索锚固滑座后端底部设有后部反扣梁，缆索锚固滑座的前端为主缆锚固端梁，主缆锚固端梁外侧面固定有耳板，耳板上穿入主缆，支承座的顶面前端以及后侧面，还有预制反扣座水平端底面各固定有1根滑轨，滑轨与缆索锚固滑座和后部反扣梁表面接触，混凝土基础左、右两端各设置有1个反力台座，反力台座上设有牵引装置，牵引装置与缆索锚固滑座连接。该装置不需要建造索塔，不需要设置背索。在地面操作安全性较高，而且使用水平拉力拉动横移，移动比较方便。

Description

一种大吨位无塔缆索锚固横移装置

技术领域

本发明涉及一种大吨位无塔缆索锚固横移装置，缆索锚固横移装置技术领域。

背景技术

桥梁建造过程中，经常使用索塔吊装系统吊运各种构件。索塔吊装系统一般包括有位于桥梁两端的两座索塔，两座索塔之间经主缆索进行连接，每座索塔背部又经背索与背部锚碇连接。索塔因为高度比较高，高空作业危险性相对比较高，而且整个索塔的搭建时间也比较长，用材也比较多，造价也比较昂贵。而且索塔上的缆索锚固装置为了能够适应桥梁左、右两幅桥面构件的吊运，需要能够实现左右横移。现目前索塔上的缆索锚固装置通过侧面与钢丝绳连接，钢丝绳与索塔底部的卷扬机连接，通过卷扬机带动钢丝绳收卷，从而带动缆索锚固装置实现左右横移。由于缆索锚固装置加上主缆索一般质量在2000T左右，质量非常重，而钢丝绳又是柔性结构，而卷扬机是向下拉动钢丝绳，导致钢丝绳是斜向下拉动缆索锚固装置，钢丝绳斜向下的拉力分解为水平拉力和竖直方向的分力，其竖直方向的分力对其横移形成阻力，导致卷扬机经常无法拉动缆索锚固装置横移。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大吨位无塔缆索锚固横移装置。该装置不需要建造索塔，通过在坡体表面建造混凝土基础，并在基础上扣设有缆索锚固装置，缆索锚固装置上连接缆索形成整个缆吊系统，不需要设置背索。在地面操作安全性较高，而且使用水平拉力拉动横移，移动比较方便。

本发明的技术方案：一种大吨位无塔缆索锚固横移装置，包括有浇筑于边坡的混凝土基础，混凝土基础上设有一块向上凸出的支承座，支承座后端设有“7”字形的预制反扣座，支承座与预制反扣座之间形成卡槽，支承座上扣合支承有倒U形结构的缆索锚固滑座，缆索锚固滑座后端底部设有向后伸出的后部反扣梁，缆索锚固滑座的后端及后部反扣梁伸入至卡槽中，且后部反扣梁位于预制反扣座的水平端下方，缆索锚固滑座的前端为向下伸出的主缆锚固端梁，主缆锚固端梁外侧面固定有耳板，耳板上穿入主缆，支承座的顶面前端以及后侧面，还有预制反扣座水平端底面各固定有1根滑轨，滑轨沿支承座长度方向设置，滑轨与缆索锚固滑座和后部反扣梁表面接触，混凝土基础左、右两端各设置有1个反力台座，反力台座上设有牵引装置，牵引装置与缆索锚固滑座连接。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述混凝土基础经锚索与坡体内部的岩体固定。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述缆索锚固滑座为钢箱结构，其内部固定有加劲肋以及腹板。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述缆索锚固滑座侧面设有贯通其的精轧螺纹钢筋穿入孔，精轧螺纹钢筋穿入孔中穿入有精轧螺纹钢筋，精轧螺纹钢筋的另一端与反力台座上的牵引装置连接，牵引装置为千斤顶。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述精轧螺纹钢筋穿入孔设置有2个，其中1个设置在支承座的顶面前端的滑轨的正上方，另外1个设置在支承座后侧面的滑轨水平右侧，每一侧的反力台座上各设有2个千斤顶。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述耳板、支承座后侧面上的滑轨中心与后部反扣梁的上端面处于同一水平面。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，该装置可设置为两套，分别设置在V形山谷两侧的坡体上。

前述的大吨位无塔缆索锚固横移装置中，所述滑轨包括有预埋在混凝土基础中的底部钢板，底部钢板表面焊接有钢箱，钢箱内部填充有混凝土，钢箱顶部固定有顶部钢板。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：

1、整个装置的横移过程在地面完成，相较于索塔的高空作业，安全系数较高，而且维护也比较方便；

2、整个装置只需要在坡面浇筑混凝土基础，然后将缆索锚固滑座安装在基础上即可，较之索塔的建造，更加方便、快捷；

3、整个结构上不需要设置背索，降低了建造成本；

4、整个装置由主缆索在自重和吊装作用下缆索锚固滑座结构为受拉状态，将主缆索拉力通过缆索锚固滑座分解成水平反力和竖向反力，从而将主缆索拉力转化为对混凝土基础的压力，该压力传递至坡体来承受，由于混凝土基础可以与坡体很好地结合在一起，故整体受力结构更加稳定；

5、横移过程中，缆索锚固滑座通过精轧螺纹钢筋与千斤顶连接，千斤顶水平对精轧螺纹钢筋进行张拉，即可带动缆索锚固滑座进行横向移动，较之索塔横移更加容易移动。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为附图1的俯视结构示意图；

附图3为混凝土基础的结构示意图；

附图4为缆索锚固滑座的结构示意图；

附图5为缆索锚固滑座的受力简图；

附图6为槽型锚固横移装置结构示意图；

附图7为附图6的受力简图；

附图8为反扣式锚固横移装置结构示意图；

附图9为附图8的受力简图；

附图10为本发明的具体应用实例图。

附图标记：1-混凝土基础，2-支承座，3-预制反扣座，4-卡槽，5-缆索锚固滑座，6-后部反扣梁，7-主缆锚固端梁，8-耳板，9-主缆，10-滑轨，11-反力台座，12-牵引装置，13-精轧螺纹钢筋，14-锚索。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例：一种大吨位无塔缆索锚固横移装置，如附图1-10所示，包括有浇筑于边坡的混凝土基础1，混凝土基础1上设有一块向上凸出的支承座2，支承座2后端设有“7”字形的预制反扣座3，支承座2与预制反扣座3之间形成卡槽4，支承座2上扣合支承有倒U形结构的缆索锚固滑座5，缆索锚固滑座5后端底部设有向后伸出的后部反扣梁6，缆索锚固滑座5的后端及后部反扣梁6伸入至卡槽4中，且后部反扣梁6位于预制反扣座3的水平端下方，缆索锚固滑座5的前端为向下伸出的主缆锚固端梁7，主缆锚固端梁7外侧面固定有耳板8，耳板8上穿入主缆9，支承座2的顶面前端以及后侧面，还有预制反扣座3水平端底面各固定有1根滑轨10，滑轨10沿支承座2长度方向设置，滑轨10与缆索锚固滑座5和后部反扣梁6表面接触，混凝土基础1左、右两端各设置有1个反力台座11，反力台座11上设有牵引装置12，牵引装置12与缆索锚固滑座5连接。

该横移装置中缆索锚固滑座5加上主缆9总质量在2000T左右，非常重。缆索锚固滑座5在主缆9的自重和吊装作用下为受拉状态，缆索锚固滑座5所承重的拉力分解为水平拉力和竖向压力，由于缆索锚固滑座5与支承座2为扣合状态，故该水平拉力由支承座2的后侧面承受，及由混凝土基础1承受缆索锚固滑座5的水平拉力。支承座2的后侧面对缆索锚固滑座5施加水平反力以克服缆索锚固滑座5承受的水平拉力。而缆索锚固滑座5的受力点为与耳板8的连接点，该连接点位于缆索锚固滑座5的左侧头端，由于缆索锚固滑座5的底部支承在支承座2顶面前端设有的滑轨10上，该处的滑轨10形成1个支点，使得整个缆索锚固滑座5形成跷跷板结构，故在支承座2的后端设置有预制反扣座3，预制反扣座3的水平伸出端承受后部反扣梁6向上的反力，限制后部反扣梁6的上扬。

缆索锚固滑座5因主缆9的自重所承受的水平拉力和竖向压力通过3个滑轨10传递给混凝土基础1和预制反扣座3，由于预制反扣座3安装在混凝土基础1上，故最终由混凝土基础1承受缆索锚固滑座5施压的水平和竖直方向的压力，该压力最终由整个坡体结构承受。由于混凝土基础1浇筑在坡体表面，其接触面较大，而且混凝土基础1的整体高度较之索塔要低矮许多，其重心较低，导致混凝土基础1整体结构较为稳固。

而支承座2顶面上的滑轨10之所以设置在靠近前侧面，其作用是为了使得以该滑轨10为支点的后端力臂较长，则后部反扣梁6对预制反扣座3施加的向上的压力就比较小，预制反扣座3结构完全可以承受。

该装置要实现横移时，缆索锚固滑座5侧面通过连接件与相邻的反力台座11上的牵引装置12连接，通过牵引装置12对缆索锚固滑座5施加侧向的拉力，即可带动缆索锚固滑座5沿着滑轨10左右实现横移。横移过程中在滑轨10表面上涂覆上黄油，减小缆索锚固滑座5与滑轨10表面之间的摩擦力，方便滑动。

所述混凝土基础1经锚索14与坡体内部的岩体固定，使得混凝土基础1与坡体结构紧密接触，避免预制反扣座3长期受到向上的压力后，导致与之连接的混凝土基础1容易被破坏。

所述缆索锚固滑座5为钢箱结构，制作为内部中空的钢箱结构，可以减小缆索锚固滑座5的整体质量，便于左右横移。其内部固定有加劲肋以及腹板，以加强钢箱结构的结构强度。

所述缆索锚固滑座5侧面设有贯通其的精轧螺纹钢筋穿入孔，精轧螺纹钢筋穿入孔中穿入有精轧螺纹钢筋13，精轧螺纹钢筋13的另一端与反力台座11上的牵引装置12连接，牵引装置12为千斤顶。要实现缆索锚固滑座5的左右横移时，将精轧螺纹钢筋13穿入精轧螺纹钢筋穿入孔中，并与缆索锚固滑座5之间进行锁紧连接，而精轧螺纹钢筋13的另一端则穿入至穿心千斤顶中，通过穿心千斤顶对精轧螺纹钢筋13进行张拉，即可带动缆索锚固滑座5进行滑动。

所述精轧螺纹钢筋穿入孔设置有2个，其中1个设置在支承座2的顶面前端的滑轨10的正上方，另外1个设置在支承座2后侧面的滑轨10水平右侧，每一侧的反力台座11上各设有2个千斤顶。每一个反力台座11上设置2个千斤顶，通过2根精轧螺纹钢筋13能够更好地带动缆索锚固滑座5实现横移。

所述耳板8、支承座2后侧面上的滑轨10中心与后部反扣梁6的上端面处于同一水平面，更加有利于缆索锚固滑座5的横向。

该装置可设置为两套，分别设置在V形山谷两侧的坡体上。当桥梁的两端刚好位于V形山谷两侧时候，即可在V形山谷的两侧坡体上各设有一套该装置。当桥梁的一侧临近坡体时，则只设置一套该装置即可。如桥梁两端均为平地，则使用现有的索塔结构。

所述滑轨10包括有预埋在混凝土基础1中的底部钢板，底部钢板表面焊接有钢箱，钢箱内部填充有混凝土，钢箱顶部固定有顶部钢板。通过在钢箱内部填充混凝土，该混凝土完全可以承受缆索锚固滑座5施加的压力，避免滑轨10受压后变形。

我方前期承接了一项名称为团结桥的桥梁建造项目，团结桥桥位区地形狭小，受地形限制，该桥缆索吊机仁怀岸在20#墩顶设置塔架，锚碇采用重力式地锚，遵义岸不设置塔架，直接在山坡上设置锚碇。为保证拱肋横向安装要求，在仁怀岸索塔顶部设置了横移系统，遵义岸同样需设置协同横移系统。依据现场情况分析，针对遵义岸缆索吊机锚碇基础，初步拟定以下3个方案：

1、槽型滑道式结构，如附图6所示，其结构受力如附图7所示。在该体系下，主索承载状态下与水平面的夹角α角度较小，计算取定量为12°，在结构尺寸固定，结构尺寸如表1所示，对应不同的β角度下滑块的受力大小如表2所示。

表1结构尺寸参数

表2不同的β角度下滑块的受力大小

β(°)	f1(t)	f2(t)	f3(t)
				12	2000	1040	1040
30	1902	618	1236
				45	1677	219	1308
60	1338	-196	1290
				90	416	-958	999
102	0	-1200	800

通过对不同倾角β下进行受力分析可知，当滑块与主索受力方向平行时，滑块主要承受滑槽3个作用面的压力，其中上、下槽口f2与f3为一对作用力与反作用，其力值大小主要由滑块尺寸决定，但随着倾角β的改变其力值也会发生改变，槽口处受力较大，不利于滑动和槽口构造设计。且该方案伸出的钢臂要求有一定的刚度，因此需要足够尺寸进行主缆锚固，所以对应要求滑槽尺寸更大，经济性较差。

2、反扣式滑块结构，如附图8所示，其结构受力如附图9所示。在该结构体系下，滑块受力状态主要由结构尺寸决定，其力学方程如下：

解得：

f₂＝T cosα

通过分析可知，f1的力值大小主要受L2与L1、L3的比值影响，为了使得支反力较小，所以要加大L2的长度，并减小L3的长度。

f2力值与主缆的水平分力有关，结构尺寸对力值无影响。

f3力值与f1与构建尺寸相关。

所以针对该结构进行进一步优化。

3、C形反扣式缆索锚固滑座，即本发明的设计方案。其受力如附图5所示。该结构的力学方程如下：

解得：

f₁＝T×sina+(T×sina×L1)/L2

f2＝T×cosa

f3＝(T×sina×L1)/L2

通过分析可知，经过优化，即在反扣式滑块结构上增加本发明设计方案中的后部反扣梁6以及主缆锚固端梁7后，各力值会发生如下变化：

1、f1减小，减小值为Δf1＝L3/L2*T*cosa；

2、f2力值不变；

3、f3减小，减小值为Δf3＝L3/L2*T*cosa。

优化为本发明的设计方案后具有如下优点：

1、f1与f2力值变小，摩擦力变小，利于缆索锚固滑座5的滑动；

2、f3力值减少后，后端反扣力变小，降低缆索锚固滑座5后端上翘飞出的安全隐患；

3、后端做反扣段，即增加后部反扣梁6，力值优化变小后可减小横向滑道的设置尺寸，更加经济安全。

Claims (8)

1.一种大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：包括有浇筑于边坡的混凝土基础(1)，混凝土基础(1)上设有一块向上凸出的支承座(2)，支承座(2)后端设有“7”字形的预制反扣座(3)，支承座(2)与预制反扣座(3)之间形成卡槽(4)，支承座(2)上扣合支承有倒U形结构的缆索锚固滑座(5)，缆索锚固滑座(5)后端底部设有向后伸出的后部反扣梁(6)，缆索锚固滑座(5)的后端及后部反扣梁(6)伸入至卡槽(4)中，且后部反扣梁(6)位于预制反扣座(3)的水平端下方，缆索锚固滑座(5)的前端为向下伸出的主缆锚固端梁(7)，主缆锚固端梁(7)外侧面固定有耳板(8)，耳板(8)上穿入主缆(9)，支承座(2)的顶面前端以及后侧面，还有预制反扣座(3)水平端底面各固定有1根滑轨(10)，滑轨(10)沿支承座(2)长度方向设置，滑轨(10)与缆索锚固滑座(5)和后部反扣梁(6)表面接触，混凝土基础(1)左、右两端各设置有1个反力台座(11)，反力台座(11)上设有牵引装置(12)，牵引装置(12)与缆索锚固滑座(5)连接。

2.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述混凝土基础(1)经锚索(14)与坡体内部的岩体固定。

3.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述缆索锚固滑座(5)为钢箱结构，其内部固定有加劲肋以及腹板。

4.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述缆索锚固滑座(5)侧面设有贯通其的精轧螺纹钢筋穿入孔，精轧螺纹钢筋穿入孔中穿入有精轧螺纹钢筋(13)，精轧螺纹钢筋(13)的另一端与反力台座(11)上的牵引装置(12)连接，牵引装置(12)为千斤顶。

5.根据权利要求4所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述精轧螺纹钢筋穿入孔设置有2个，其中1个设置在支承座(2)的顶面前端的滑轨(10)的正上方，另外1个设置在支承座(2)后侧面的滑轨(10)水平右侧，每一侧的反力台座(11)上各设有2个千斤顶。

6.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述耳板(8)、支承座(2)后侧面上的滑轨(10)中心与后部反扣梁(6)的上端面处于同一水平面。

7.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：该装置可设置为两套，分别设置在V形山谷两侧的坡体上。

8.根据权利要求1所述的大吨位无塔缆索锚固横移装置，其特征在于：所述滑轨(10)包括有预埋在混凝土基础(1)中的底部钢板，底部钢板表面焊接有钢箱，钢箱内部填充有混凝土，钢箱顶部固定有顶部钢板。

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